Contribuci�n del Electr�n al Calor Espec�fico

Uno de los grandes misterios de la F�sica en la primera parte del siglo 20, era por qu� el electr�n no parec�a contribuir al calor espec�fico. �Como pod�an contribuir a la conducci�n el�ctrica y a la conducci�n del calor y no al calor espec�fico?.

Los electrones del metal que contribuyen a la conducci�n est�n muy pr�ximos al nivel de Fermi, "ondulaciones sobre el mar de Fermi". Sin embargo, para contribuir al calor espec�fico del material, todos los electrones de valencia tendr�an que recibir energ�a de la energ�a t�rmica nominal kT. Pero la energ�a de Fermi es mucho mayor que kT y la abrumadora mayor�a de electrones no pueden recibir tal energ�a, puesto que no hay niveles de esa energ�a disponible en la de kT.

La peque�a fracci�n de electrones dentro de kT que tienen el nivel de Fermi contribuyen con un peque�o calor espec�fico, y este calor espec�fico del eletr�n viene a ser significativo a muy bajas temperaturas.

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Reference
Rohlf
Ch 14.
 HyperPhysics*****Termodin�mica Atr�s





Calor Espec�fico del Electr�n

Usando la estad�stica de Fermi-Dirac (en oposici�n a la de Einstein-Bose para los fonones), una peque�a fracci�n de electrones est�n disponibles para participar en el calor espec�fico. Esta fracci�n contribuye al calor espec�fico:

Es importante solamente para los metales a baja temperatura, donde viene a ser mas grande que la dependencia c�bica de T en la contribuci�n del fon�n. A esas bajas temperaturas viene a ser parte de la expresi�n del calor espec�fico de Einstein-Debye.

Estudio del Papel del Electr�n en el Calor Espec�fico
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Referencia
Rohlf
Cap. 14.
 HyperPhysics*****Termodin�mica Atr�s